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Befestigungsbügel für Permanentmagneten im Ständer elektrischer Maschinen
Die Erfindung betrifft einen Befestigungsbügel für Permanentmagneten in elektrischen
Maschinen mit einem an das Statorgehäuse anliegenden und mit diesem durch geeignete
Befestigungsmittel verbundenen Mittelteil und daran anschließenden federnden Schenkeln.
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Die Erfindung geht von einer elektrischen Maschine mit einem zylindrischen
Gehäuse, einem Paar darin angeordneter Permanentmagneten und zwei das Gehäuse abschließenden,
die Ankerwelle tragenden Lagerschilden aus. Es sollen die Statormagnete sowie mindestens
einer der Lagerschilde durch einen gemeinsamen Befestigungsbügel in zuverlässiger
Weise mit dem Gehäuse verbunden werden.
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Bei einer bekannten Anordnung werden die Magnete durch mit S-förmigen
Ansätzen versehene Klammern in radialer Richtung und in Umfangsrichtung gesichert.
Eine besondere Sicherung gegen ein Verschieben der Magnete in axialer Richtung ist
nicht vorgesehen. Die S-förmige Gestalt der Klammerenden, deren zweite Abbiegung
in eine sich axial erstreckende Nut der Magnete eingreift, hemmt infolge der zwischen
Klammer und Magnet vorhandenen Reibungskraft eine auftretende Axialbewegung der
Magnete. Durch diese Anordnung wird ebenfalls eine Bewegung des Magneten in radialer
Richtung verhindert. Gegenüber dieser Anordnung ist bei der erfindungsgemäßen Halterung
die Anordnung einer schwer anzubringenden Nut in den Magneten nicht erforderlich,
da diese in axialer Richtung durch an den Schenkeln angebrachte Zungen sicher gehalten
werden.
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Bei der bekannten Konstruktion wirken die verwendeten Klammern auf
die zu befestigenden Magneten so ein, daß diese zwar an einer Bewegung in Umfangsrichtung
gehindert werden, daß aber ein Anpressen der Magneten an die Innenwalnd des Gehäuses
nicht erfolgen muß. Sind nämlich die in radialer Richtung gemessenen Abmessungen
von Klammern und Magneten nicht in bestimmter Weise aufeinander abgestimmt, besonders
wenn der Magnet eine kleinere radiale Erstreckung hat als die ihn haltende Klammer,
wird der Magnet nicht an die Innenwand des Gehäuses angedrückt, sondern be-., wegt
sich in radialer Richtung so lange auf den Mittelpunkt zu, bis die zweite Abbiegung
der Klammer in die Nut des Magneten eingreift. Gegenüber dieser Anordnung besitzt
die erfindungsgemäße Konstruktion den Vorteil, daß durch die verwendeten Befestigungsbügel
die Magneten in jedem Fall auch bei auftretenden Maßabweichungen gegen die Innenwand
des Gehäuses gedrückt werden und somit ein definierter Abstand zwischen Magnet und
Rotorelementen eingehalten werden kann.
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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung legen sich die axial verlaufenden
Endabschnitte der federnden Schenkel des Befestigungsbügels an die durchgehend unprofilierten
axial verlaufenden Seitenflächen der Magneten an. An dem Mittelteil der Bügel befindet
sich ein radial nach innen gerichteter Flansch, an dein ein Lagerschild der Maschine
be" festigt ist.
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Zwei weitere Merkmale sind, daß die Schenkel an ihren axialen Enden
mit Zungen versehen sind, welche die Permanentinagneten'in axialer Richtung an ihren
Enden umgreifen und daß der radial nach innen gerichtete Flansch eine Gewindebohrung
zur Aufnahme einer den Lagerschild durchsetzenden Schraube besitzt, Für diese beiden
Merkmale" die die Ansprüche 2 und 3 beinhalten, wird ein. Schutz nur in,
Verbindung mit dem Anspruch fbegehrt.
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Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung
beschrieben.
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F i g. 1 ist eine Stii#äan'sicfit einer erflüdungsg'emäß ausgebildeten
elektrischen Maschine, F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
gemäß,Limie 2-2 von F i g. 1,
F i g. 3 eine Stimansicht des Stators,
F i g. 4 ein Schnitt gemäß Linie 4-4 von F i g. 3
und F i
g. 5 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Befestigungsbügels.
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Bei der dargestellten elektrischen Maschine 10 soll es sich
um einen Kommutatormotor kleiner Leistung in der Größenordnung unter 1 PS
handeln.
Der Motor besteht aus einem zylindrischen Gehäuse
13 mit beidseitig daran anschließenden Lagerschilden 11 und 12. Ein
Rotor, bestehend aus einer Welle 14, einem Anker 15 und einem Kommutator
16, ist in einem Stator 17 drehbar angeordnet. Der Stator
17 umfaßt die erwähnten Lagerschilde 11 und 12 und das Gehäuse
13 sowie zwei Permanentmagnete 18 und 19.
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Die Welle 14 läuft in zwei Lagern 21 und 22, die in Vertiefungen
23 und 24 der Lagerschilde 11 und 12 angeordnet sind. Jedes Lager
besitzt eine Büchse 25 aus porösem Werkstoff und eine schmiermittelgetränkte
Packung 26, welche die Büchse umgibt. Eine ringförmige Feder 27 und
ein Sicherungsteller 28 dienen zur axialen Befestigung des Lagers. Der Sicherungsteller
28 ist mit dem Lagerschild durch Punktschweißung verbunden.
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Ein Bürstenträger 31 trägt zwei Schleifbürsten (nicht dargestellt)
und hält diese im Kontakt mit dem Kommutator 16.
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Die Permanentmagnete 18 und 19 werden von dem mittleren
Teil des Gehäuses 13 getragen und weisen im wesentlichen halbzylindrische
Form auf. Sie sollen vorzugsweise aus einem Werkstoff der Zusammensetzung Ba0
- 6 Fe.O. bestehen. Zwischen den Enden der Magnete besteht ein Zwischenraum,
in welchem Befestigungsbügel 35 und 36 angeordnet sind. Jeder dieser
Bügel besitzt einen Mittelteil 37
mit federnden Schenkeln 38 und 41,
die einen bestimmten Winkel mit dem Mittelteil einschließen. Jeder der Schenkel
weist einen verkürzten Mittelabschnitt 42 und zwei vorspringende Endabschnitte 43
und 44 auf, die damit im wesentlichen einen rechten Winkel bilden. Diese Endabschnitte
sind von den federnden Schenkeln mit kleinem Radius abgebogen. Mit diesen Radien
berühren sie die axial verlaufenden Seitenflächen der Magnete, und zwar radial gemessen
etwa in deren Mitte. Die durch diese Radien gebildete Rundung erlaubt eine Relativbewegung
zwischen den sich berührenden Teilen und damit eine echte Federwirkung. Jeder Schenkel
besitzt weiterhin zwei Zungen 45 und 46, welche die Magnete in axialer Richtung
seitlich umgreifen und sichern.
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Der mittlere Abschnitt 37 jedes der Befestigungsbügel
35 und 36 ist am Gehäuse 13 durch Schrauben 47 und 48 befestigt.
Die Bügel besitzen einen radial einwärts gerichteten Flansch 51 mit einer
Bohrung 52. Der Lagerschild 12 weist zwei damit fluchtende Bohrungen
55 auf. Durch diese erstrecken sich zwei Schrauben 56 und
57, die in ein Gewinde der Bohrung 52 eingreifen. Die Befestigungsbügel
35 und 36
bewirken auf diese Weise gleichzeitig eine Befestigung der
Magnete 18 und 19 und des Lagerschildes 12 am Gehäuse 13.
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Die Permanenünagnete 18 und 19 bilden ein radial gerichtetes
Magnetfeld, wobei sich beispielsweise ein Nordpol an der dem Anker zugekehrten Oberfläche
des Magneten 18 und ein Südpol an der dem Gehäuse 13 zugekehrten Seite
befinden. Entsprechend weist der Magnet 19 einen dem Anker zugekehrten Südpol
und einen dem Gehäuse zugekehrten Nordpol auf. Das magnetische Kraftfeld geht also
vom Nordpol des Magneten 18 aus, durchdringt den Anker 15 und tritt
in den Südpol des Magneten 19
ein. Es wird geschlossen durch das Gehäuse
13,
welches aus einem Werkstoff von geringem magnetischem Widerstand besteht.
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Der zweite Lagerschild 11 kann auf irgendeine übliche Weise
am Gehäuse 13 befestigt sein, beispielsweise mittels eines Polymerisationsklebers.
Diese Befestigung reicht hier aus, da sie keine axialen und tangentialen Kräfte
aufzunehmen hat. Vielmehr werden die vom Rotor auf das Gehäuse der Maschine ausgeübten
Reaktionskräfte und -momente sämtlich vom Lagerschild 12 aufgenommen. Die Axialkräfte
der Ankerwelle werden auf den Lagerschild 12 in einer Richtung über einen Federring
61 und einen Dichtungsteller 62 und in entgegengesetzter Richtung
über den Teller 28 und den Kommutator 16 übertragen. Der Lagerschild
12 läuft in einen Ringflansch 63 mit einer Anzahl von Bohrungen 64 zur Befestigung
des Motors aus.